Akustisia järjestelmiä on yritetty parantaa niiden perustamisesta lähtien. Uusia teknologioita, teknisiä ratkaisuja ja muita konsepteja on luotu 85 vuoden ajan, mutta tähän asti perustieteellä sellaisenaan ei ole juurikaan tekemistä tämän alueen kanssa. Ehkä tämä johtuu kiinnostuksen puutteesta armeijan (jos se ei ammu, niin se ei ole välttämätöntä) ja suurten yritysten (kaiuttimien valmistus ei loppujen lopuksi ole kannattavin ja laajin bisnes), tieteen sponsorointi. viimeinen keino. Oli miten oli, mutta valmistajat ottivat perustana tuolloin hyväksytyt Hi-Fi-standardit, koska ne vastaavat täysin käsityksiä ihmisen kuulon resoluutiosta (toistettava taajuusalue ja epälineaarisen vääristymän mitta) , ja tehdä mahdollisista parannusyrityksistä - merkityksettömiä.

Mutta käytännössä Hi-Fi-standardien käyttöönoton seurauksena Hi-End-luokka ilmestyi yhtäkkiä. Amatöörit ja ammattilaiset yrittävät jatkuvasti luoda akustiikkaa, joka kuulostaa "niin kuin sen pitäisi", vaikkakin rikkoen hyväksyttyä kantaa, että "ihminen ei kuule enempää". Varmasti, kun luet lehtiä ja Internetiä, olet kohdannut jatkuvia äänikiistoja audiofiilien ja vain musiikin ystävien keskuudessa. "Nämä sarakkeet ovat sellaisia, ja nämä ovat sellaisia" - ei objektiivisuutta. Samaa mieltä, tämä on outoa pitkään vakiintuneelle tieteelle. Kuvittele miltä argumentti näyttäisi siltä, ​​että tasakylkisessä kolmiossa oikea reisi on edelleen lyhyempi? Tänään kutsumme sinut katsomaan akustiikkaa tieteenä ja sen käytännön sovellutuksia, mutta eri näkökulmasta.

Sana "kontraaukko" itsessään tarkoittaa kirjaimellisesti vastakkaisia ​​säteileviä reikiä (latinasta apertura - reikä). Aukon käsitettä käytetään usein optiikassa, mutta meidän tapauksessamme on parempi ymmärtää termi "vastakkaisena ääniherätyksen lähteenä". Tällainen on vasta-apertuuriperiaatteella rakennettujen pylväiden arkkitehtuuri. Kaksi identtistä kaiutinta sijaitsevat koaksiaalisesti vastakkain, ja ne kytketään päälle vaiheittain. Toisin sanoen ne toimivat synkronisesti, ilman viiveitä, vaihe- ja taajuuseroja. Vaikuttaa siltä, ​​​​että tällainen muotoilu voi kuulostaa oikealta, koska kaiuttimet eivät katso kuuntelijaan ja häiritse toisiaan? On aika muistaa fyysiset perusteet.

Ääntä ei pidä ymmärtää värähtelevänä ilmavirrana, joka etenee ympäri huonetta. Ääniaalto on paineaalto. Muista ympyrät vedessä, kun pisara osuu siihen. Itse vesi ei virtaa minnekään, se pysyy paikallaan, mutta sen läpi etenevät aallot, jotka ovat seurausta juuri tuon pisaran tilavuuden siirtymisestä. Ja tämä liike on vastavuoroista. Joten ilmassa itse molekyylit eivät liiku minnekään, vaan vain hieman siirtyvät joko toisiaan kohti tai päinvastoin, muuttaen väliaineen tiheyttä aalloissa.

Meille tutussa vakiokaiutinrakenteessa purkaus-/paineilmavyöhyke sijaitsee kaiuttimen edessä. Huomaa, että kaiutin ei itse ole äänen lähde, vaan sen edessä olevien ilmamolekyylien pitoisuuden muutos. Tällaisella ratkaisulla on yksi merkittävä haitta - niin kutsuttu "säteilyn reaktiivisen komponentin vallitseva vyöhyke", joka johtuu matalataajuisen aallon suuresta pituudesta emitterin kokoon verrattuna ja ilman alhaisesta inertiasta. Tästä seuraa, että jotta voit kuunnella bassoa täysin, sinun on oltava tietyllä etäisyydellä kaiuttimista, mikä on joskus mahdotonta. Siksi kuulemme yleensä seinistä heijastuvia matalia taajuuksia, jossain määrin jopa sinne muodostuneita, millä ei luonnollisesti ole positiivista vaikutusta subjektiivisiin tuntemuksiin. Vaikka objektiivisesti katsottuna aalto on läsnä, kuitenkin hieman vääristyneessä muodossa.

Ja mitä tapahtuu, jos käytämme vasta-aukon periaatetta? Kaiuttimien väliin ilmapylvääseen syntyy painetta, ja emissiopiste on myös niiden välissä. Luodaan niin kutsuttu "painemonopoli", äänen pistelähde. Ja se ei ole jakautunut taajuudella vaihtelevalla etäisyydellä kaiuttimista, vaan sijaitsee niiden välissä ja säteilee tasaisesti kaikkiin suuntiin. Näin "kaukaisen alueen" ongelma yksinkertaisesti ratkesi. Mutta ilmestyi toinen, jota, kuten tutkimuksemme osoittaa, ei yleensä ole olemassa.

Vasta-aukon akustiikka luo äänenpainetta, joka on aina fyysisesti suuntaamaton (skalaari) tuote, joka usein pelottaa asiantuntijoita. "Entä stereot, ja huoneen seinien heijastukset lisääntyvät toisinaan", he sanovat. Ensinnäkin se ei todellakaan voi olla ongelma. Stereosetin tapauksessa meillä on kaksi monopolia, ja luonto ("Huygens"-periaate) ja aivosi tekevät työn muuntaessaan näiden kahden kanavan erot. Kun kaksi kanavaa kytketään päälle, ei muodostu erityistä painealuetta, jossa kaksi pistettä sijaitsee. Kaiken lähteen lokalisointityön tekee kuulokojeemme, ja äänisuunnittelijoiden tehtävänä on "pettää" korvat soveltamalla vaihesiirtoja, viiveitä ja äänenvoimakkuussuhteen muutoksia tarvittavien kuvien saamiseksi. Ja ajatusten perusteella tilanne on vieläkin yksinkertaisempi. Tosiasia on, että suuntakaiuttimet eivät ole mitenkään vapaita heijastuneen äänen ongelmasta, ne myös säteilevät aaltoja kaikkiin suuntiin, mutta jo epätasaisesti. Ja niin kutsutulla "VIP-vyöhykkeellä" kuulemme normaalin signaalin sekä voimakkaasti vääristyneen heijastuneen, mutta vaimennetun. Sen heikkeneminen on kuitenkin niin merkityksetöntä kaikista valmistajien ponnisteluista huolimatta, että sillä ei ole erityistä roolia. Tuloksena käy ilmi, että jopa huoneessa, joka ei ole kovin hyvä akustisten parametrien suhteen, pyöreäsuuntaiset (tai ympärisuuntaiset) kaiuttimet voivat kuulostaa selvästi paremmilta. Toinen asia on, että ne eivät silti kuulosta hyvältä, koska itse huone ei salli tätä, mikä luo resonansseja ja muita epämiellyttäviä vaikutuksia niiden arkkitehtonisten, rakenteellisten tai muiden ominaisuuksien vuoksi. Tätä ongelmaa hoidetaan edelleen muuttamalla huoneen parametreja, eikä kaiuttimilla ole mitään tekemistä sen kanssa. Kontraapertuurinen akustiikka muuten lisää "VIP-vyöhykettä", koska kuuntelijan ei tarvitse istua jännittyneenä täsmälleen stereoparin luoman kolmion huipulla peläten kuulla vääristyneitä signaaleja seinistä. "Puhtaan" äänen yhtenäinen kenttä on leveämpi ja heijastuneiden aaltojen kriittisyys pienempi, koska ainakin seinään ne menivät samalla tavalla kuin sinua kohti, toisin kuin klassisen suuntasuunnittelun kaiuttimet. Mutta yllättäen vasta-aukon periaate antaa sinun päästä eroon toisesta epäonnesta, joka on luontainen tavanomaisille järjestelmille ja jota aiemmin pidettiin käytännössä liukenemattomana.

(rdaddphp file=mix.php)

Tosiasia on, että ihmiskorva on erityisen herkkä Doppler-intermodulaation vaikutukselle. Tämä termi sanamuodostaan ​​huolimatta, joka pelottaa fysiikkaa tuntematonta henkilöä, tarkoittaa melko yksinkertaista vaikutusta: ääniaallon vaihe- ja taajuussiirtymiä tai värähtelyjä äänilähteen liikkeestä. Muusikot ja äänisuunnittelijat tuntevat sen nimellä "flanger". Ja voimme vain kuunnella ohi kulkevaa autoa tai junaa ja huomata, kuinka esimerkiksi moottorin koettu ääni muuttuu. Tämä vaikutus on hyvin tuttu mallilentokoneiden faneille. Kun seisot sen ympyrän vieressä, jossa malli lentää, moottorin ääni muuttuu jatkuvasti lentokoneen sijainnin mukaan, mutta jos seisot keskellä ja käännät sitä itse, ääni on sinulle sama. . Ja ihmiskorvan lisääntynyt herkkyys Doppler-intermodulaation vaikutukselle voidaan selittää reaktiolla ympäristön vaaroihin. Meidän on erotettava paitsi tilavuuden muutos, varsinkin kun se ei ole merkittävä useiden metrien etäisyydellä (ja muutama senttimetri voi ratkaista elämänongelman), mutta myös jotain muuta välittömän reaktion vuoksi. Osoittautuu, että aivomme käsittelevät välittömästi pienimmänkin muutoksen lähteen äänessä.

Kuvittele nyt kaiutin. Sen kalvo liikkuu hyvin nopeasti suhteessa sinuun. Edestakaisin. Tämän seurauksena ääni on jatkuvasti alttiina taajuus- ja vaihesäröille. Muuten, lopputulos on niin huono, että nuotissa esiintyy jopa harmonista viritystä. Vaikuttaa siltä, ​​​​että kaiutin liikkuu vähimmäisetäisyydelle, ja tämän vaikutuksen ei pitäisi olla havaittavissa. Mutta valitettavasti ihmisen korva, kuten edellä mainittiin, on niin herkkä, että pienimmilläkin muutoksilla on huomattava rooli.

Huomio, kysymys! Siis millä tavalla vasta-aukon akustiikka pääsee eroon tästä efektistä, käyttääkö se samoja liikkuvia kaiuttimia? Kummallista kyllä, ratkaisu tähän ongelmaan oli pinnalla. Doppler-modulaatio tapahtuu, kun äänilähde lähestyy kuuntelijaa tai siirtyy pois siitä, ja pystysuorassa (tai vaaka-asennossa) kaiuttimen kalvo ei tee mitään liikettä suhteessa korviin. Aivan kuten "lentäjä" pitää kädessään lentokonemalliin johtavaa narua, kuten junassa, lentokoneessa tai autossa istuva ihminen ei kuule muutoksia moottorin äänessä. Äänilähde on samalla vakioetäisyydellä siihen nähden. Lisäksi kaksi identtistä, mutta vastakkaiseen suuntaan suunnattua liikettä kumoavat toisensa. Tästä seuraa toinen myönteinen vaikutus.

Kuunnella vasta-aukon akustiikka mukavampi. Aivojen ei tarvitse jatkuvasti käsitellä tulevaa ääntä äänenä, jonka lähde on edestakaisin liikkuva esine (a priori - luonnostaan ​​vaarallinen). Äänestä tulee, kuten nykyään on muodikasta sanoa "ympäristöystävällinen", verrattavissa villieläinten ääniin. Tämä ei tietenkään poista suuren äänenvoimakkuuden aiheuttamaa väsymysongelmaa, mutta se ei kuormita aivoja lisätyöllä. Lisäksi tietoisuutemme jossain määrin lepää, kun kuuntelemme luonnonääniä. Ei ole turhaa, että joka toinen (no, kolmas, varmasti) löytää levyjä, joiden nimi on "Meren ääni", "Iltametsä" jne. Tällaiset "koostumukset" antavat ihmisten rentoutua, levätä ja tuntea olonsa turvalliseksi.

Ja nyt vähän kärpäsiä kuitenkin, ei vain vasta-aukon akustiikkaan. Sillä voi olla haittoja, jotka ovat yhteisiä kaikille muille järjestelmille. Kaiuttimien amplitudi-taajuusominaisuuksien epätasaisuus, kaapin resonanssit, epäjohdonmukaisuus vahvistimen kanssa ja vastaavat. Mutta ainakin muutama ja erittäin kiireellinen ongelma voidaan ratkaista sen avulla. Ja sitten, se on edistymisen kysymys, hän ei ole tottunut seisomaan paikallaan.

Lopuksi vähän harjoitusta kiinnostuneille. Vastaaukon rakenne voidaan luoda ilman kahden vastakkaisen kaiuttimen asennusta (tässä vaaditaan tarkka asennustarkkuus ja näiden täydellinen identiteetti). Vähemmän tehokas, mutta silti ydin heijastava menetelmä on yksinkertainen. Jos toisen kaiuttimen sijaan asetamme vasta-aukon raon keskelle heijastavan pinnan (melko jäykkä, joka ei aiheuta lisäresonansseja), saamme saman vaikutuksen. Otetaan esimerkki, jonka tämän artikkelin kirjoittaja on testannut tavallisilla multimediakaiuttimilla, seisomassa, kuten useimmissa kodeissa ja toimistoissa, tietokoneen vieressä. Emme suosittele lattiajärjestelmän ottamista tällaiseen kokeeseen, mitat eivät anna sinun hallita pienillä voimilla. Joten kaiuttimet asetettiin takapaneeliin (kaiuttimet katsovat kattoon), kotelon vapaiden paikkojen päälle asetettiin tupakka-askeja, joihin pari kirjaa asetettiin huolellisesti. Siitä lähtien kaiuttimet ovat olleet siellä ja tuottaneet lähtemättömän vaikutuksen ihmisiin, jotka näkevät tämän rakenteen, ja yllättävät 30 dollarin järjestelmälle odottamattomalla äänellä. Tietenkin on huomioitava, että tässä tapauksessa sinun on valittava olosuhteisiin parhaiten sopiva etäisyys kaiuttimesta heijastavaan pintaan (kaiuttimen koko jne.), ja myös kokemus ei anna paljon tuloksia, jos järjestelmä siinä on useampi kuin yksi kaiutin, koska tämä edellyttää jo monimutkaisempaa suunnittelua.

Ja verhon alla. Monet ihmiset tietävät kuuluisan Zen-koanin: miltä yhden käden taputtaminen kuulostaa? Eikö olekin totta, tuntuu, että kaiuttimien klassinen muotoilu toteuttaa myös alun perin loogisesti mahdoton tehtävän. Ja jos tiibetiläiset filosofit harjoittelevat mieltä tällä tavalla, niin me, kukin omassa talossamme, yksinkertaisesti kuuntelemme yhden kämmenen taputusta ...

Hei kaikki.

Valmistunut kokeellisten akustisten järjestelmien projekti, layout kontraapertuuri (omnipolaarinen), eli kaikki suuntaava. Tehtävä oli siis:

1. kirjahyllyn akustiikka

2. kaksinauhainen

3. 8 tuuman täyden alueen kaiutin + diskanttikaiutin

4. vasta-aukko

5. ulkonäkö - steampunk

6. tilaääni

7. Tasainen taajuusvaste on toivottavaa, mutta ei välttämätöntä tässä vaiheessa

8. mahtumaan telineeseen

Tämän seurauksena en löytänyt Internetistä mitään, joka muistuttaa läheisesti ilmoitettuja parametreja, mikä ei ole yllättävää. Nämä ovat hyvin epätavallisia vaatimuksia. Minun piti keksiä oma malli, jakaa yksi volyymi kahteen osaan ja yhdistää ne kanavalla (siirtolinjalla) ja tehdä tarkemmat asetukset toisessa volyymissa vaiheinvertterillä, niiden välissä heijastin VLF-HF:lle. 8 tuuman laajakaistakaiuttimen valitsi Asalab (kuten kävi ilmi, ei paras vaihtoehto) Sh-2000. VISATON G20SC diskanttikaiutin (tyylikäs kaiutin, no, ei se varmasti huonoin ole) soittaa hiljaa 20 kHz asti ja kaavioista päätellen saavuttaa 30 kHz. Suodattimena vain yksi kondensaattori diskanttikaiuttimia kohden. Sanon heti, että kaikki ideat eivät toteutuneet, vaan ensimmäiset asiat ensin.

Leikkasin materiaalin upotussahalla.

Kokoan aihiot kokoonpanoiksi ja valmistaudun liimaamiseen.

Liimaa kokoonpanon valmiiksi koteloksi.

Jyrsin tunnelin yksityiskohtia.

Liimaa tunnelin yhdeksi rakenteeksi.

Siirryn sylinterin liimaamiseen, se luo lisätilaa ja suorittaa koristeellisia toimintoja.

Liitän rungon päälle amerikkalaisilla pähkinäviiluilla.

Rungon osat ovat valmiita koottavaksi.

Keräämme kaiken loppuun asti ja katsomme tulosta.

Mittaustulosten perusteella käy selväksi, että taajuusvaste on kaukana ihanteellisesta, mikä vahvisti kuuntelun.

1 Keskellä oleva vika johtuu kehittymättömästä heijastimesta ja Asalabin laajakaistakaiuttimen viasta. Yleensä se johtaa äänen värittymiseen.

2 Nostamalla 600 hertsiin samoista syistä kaiuttimen ja heijastimen muuttaminen korjaa todennäköisesti tilanteen. Väritys on myös saatavilla.

3 Taajuusvasteen epäyhtenäisyys matalataajuisella alueella on korjattavissa vaiheinvertterin tarkemman virityksen ja kaksi tapausta yhdistävän kanavan uudelleenkäsittelyn ansiosta.

4 Äänenvoimakkuus ei-kilpailussa, kuvan sijainti stereopanoraamassa riippuu voimakkaasti akustisten järjestelmien sijainnista seiniin nähden. Mitä pidemmälle sen parempi.

5 Äänenpaine laskee voimakkaasti, kun etäisyys kaiuttimista kuuntelijaan kasvaa, lähikenttäkaiuttimet. Mukavuusalue alkaa heti kaiuttimista ja sen jälkeen.

6 Objektiiviset mittaukset osoittivat rolloffia korkeilla taajuuksilla, mutta subjektiivisesti mitään rolloffia ei tunneta. Ilmeisesti korvamme havaitsevat ympäristön äänen, myös seinistä, ja mikrofoni vangitsee suunnatun säteilyn. Tehottomasta heijastuksesta suoralla akselilla tapahtuu HF:n laskua. Tunteisiin ei vaikuta millään tavalla. Yleisesti ottaen voimme sanoa tämän, jos äänen väritystä ei olisi 600 ja 2500 hertsin alueella, ääntä voidaan kutsua suureksi ja yksityiskohtaiseksi. Mutta tällaisten järjestelmien ääni riippuu suuresti huoneesta. Äänen voimakkuus ja luonnollisuus on joka tapauksessa taattu, etäisyys seinistä vaikuttaa vain kuvien lokalisoitumiseen avaruudessa.

Bottom line: Järjestelmän potentiaali on erittäin korkea, mutta siinä on myös paljon parannuksia. Mutta tämä toteutetaan muissa projekteissa. Tulevaisuudessa sanon, että olen jo tehnyt laajakaistakaiuttimen uudelleen, tulos on rohkaiseva, vaikka kaikkia puutteita ei voitu poistaa. Mutta siitä lisää ensi kerralla.

Melko harvinainen teema arkkiharvinaisista, eksoottisista akustisista systeemeistä - tunnetaan vasta-aukoina. Rehellisesti sanottuna kuvittelin epämääräisesti mitä se oli, miksi sitä tarvittiin ja millä se "syötiin". Jouduin siis googlailemaan paljon. Lähteiden joukossa oli pari foorumia, kaksi tieteellistä artikkelia ja yksi patentti. Sillä välin haluan kattaa kaikki olemassa olevat puhujatyypit tässä syklissä, ja siksi päätin olla ohittamatta tätä kiistatta mielenkiintoista aihetta.

Wikipediassa ja muissa lähteissä vasta-aukon kaiuttimet esitetään esimerkkinä taloudellisesti ja sarjallisesti epäjärjestyneistä ratkaisuista pahamaineiseen huippuluokkaan. Vastaaukkokaiuttimien kannattajat pitävät niitä epäoikeudenmukaisesti unohdettuina äänentoistolaitteiden evoluutiohaareina, jotka mahdollistavat monisuuntaisen säteilyn ja joukon muita upeita tehosteita, jotka ovat mahdottomia muilla arkkitehtuureilla. Leikkauksen alla yksityiskohtaisesti vasta-aukon akustiikasta.

Kuinka se toimii?

Itse termiä "vasta-aukko" käytetään useammin optiikassa, jossa se tarkoittaa koaksiaalisesti sijaitsevia valoa lähettäviä reikiä. Akustiikassa merkitys muuttuu hieman, ja reikien sijaan kaiuttimet tulisi ymmärtää.

Tällaisten kaiuttimien akustiseen suunnitteluun kuuluu kahden identtisen kaiuttimen sijoittaminen (ja tässä huomiotta jätettävät arvot tulevat hyvin pieniksi) tiukasti vastakkain ja niiden sisällyttäminen samaan vaiheeseen. On tärkeää, että emittereissä ei ole vaiheviiveitä ja taajuuseroja (tämä nostaa komponentin kustannuksia moninkertaisesti). Näissä olosuhteissa vasta-aukon AS:n vastakkaisista dynaamisista päistä tulevat aallot säteilevät tuloksena olevaa aaltoa pallomaisella rintamalla (eli itse asiassa ne ovat monisuuntaisia ​​säteilijöitä).

Nämä vasta-aukon säteilyn periaatteet kuvattiin L.V. Golovkina "Kaiuttimien luominen kaikkiin suuntiin akustiikassa". Siellä todettiin, että on mahdollista määrittää optimaalinen etäisyys koaksiaalikaiuttimien välillä ympärisuuntaisen säteilyn vaikutuksen ilmaantumista varten.

"Tämä etäisyys määräytyy pään suuntauskuvion avautumiskulmasta ja kokonaisäänenpaineesta, joka syntyy tietyllä etäisyydellä päästä, kun tiettyä voimaa käytetään." (Golovkina)

Vasta- ja puoliaukkoiset kaiuttimet 1, 2 - kotelot laajakaistapäille (3), heijastava levy - 4.

Tunnetaan myös ns. puoliaukkoiset kaiuttimet, joissa käytetään erityistä levyä toisen jäähdyttimen sijasta. Periaate pysyy lähellä, sillä ainoa ero on, että vaikutus saavutetaan käyttämällä heijastuneita aaltoja.

Asiantuntijat havaitsevat pieniä eroja tuloksena olevissa aalloissa käytettäessä vasta-aukon ja puoliaukon säteilyä.

Taajuusvasteen mittaustulokset (täysi vastaaukon säteilijä: yhtenäinen viiva - 1 ja puoliaukko: katkoviiva - 2):

Lähettimien keskimääräisen äänenpainetason riippuvuus etäisyydestä:

1. 1 kaksi vasta-aukon säteilijää;
2. kaksi perinteistä järjestelmää (stereopari)
3. yksi tavanomainen kaiutinjärjestelmä;
4. yksi puoliaukon emitteri;
5. kaksi puoliaukkoista patteria;
6. yksi vasta-aukon lähetin.

Samankaltaisuus vahvistettiin Golovkina L.V.:n, Umyarov R.Ya. "Akustiikan vasta-aukon säteilijöiden tutkiminen", jotka suoritettiin Kharkov National University of Radio Electronicsissa.

Miksi ja miten sitä käytetään?

Toisin kuin monet irrationaaliset, järjettömät, kaupallisesti spekulatiiviset päätökset huippuluokan markkinoilla, aukon vastaisen säteilyn käytöllä on sekä fyysinen että psykoakustinen peruste. Kuvataan vaikutukset, jotka vaikuttavat lisääntymisen tarkkuuteen.

säteilykuvio

Kun koaksiaalisesti sijoitettujen kaiuttimien aallot vuorovaikuttavat, syntyy äänenpainetta niiden väliseen ilma "pylvääseen". On olemassa ns. "painemonopoli" tai monisuuntaisen säteilyn piste. Siten pysty- ja vaakasuuntaiset säteilykuviot laajenevat.

On loogista, että ympärisuuntaista säteilyä käytettäessä mukava kuuntelualue kasvaa. Näin ollen ei tarvitse etsiä "kolmion yläosaa" oikean stereopanoraaman ja IOS:n oikean sijainnin luomiseksi (ilmeiset äänilähteet). Samalla tavalla ratkeaa "kaukosäätimen" ongelma, jossa kuuntelu muuttuu mukavammaksi.

Foorumeilla olen törmännyt väitteisiin sarjasta: "Näin heijastusten määrä lisääntyy, äänestä tulee puuroa ja säteilykuviota ei tarvita!"

Haluan huomauttaa, että heijastukset ovat epäilemättä samat kuin käytettäessä klassista arkkitehtuuria sisältäviä kaiuttimia. Näin ollen on mahdotonta tehdä ilman huoneen akustista käsittelyä. Samaan aikaan klassisissa kaiuttimissa ei ole vähemmän heijastuksia, ne ovat vain epätasaisia ​​ja vaativat samalla tavalla sopivia ratkaisuja seinäkoristeluun jne.

Vähän Doppler-intermodulaatiosta

Melkein kaikki vasta-aukon akustiikasta kirjoittavat mainitsevat Doppler-keskimodulaation. Fundamentals of Acoustics -verkkosivusto määrittelee tämän termin seuraavasti: "Ääniaallon vaihe- ja taajuussiirtymät tai värähtelyt, jotka johtuvat äänilähteen liikkeestä."

Yksinkertaistettuna näiden vääristymien syy on kaiuttimen kalvon ja kuuntelijan välisen etäisyyden muutos. Klassisen järjestelmäarkkitehtuurin tapauksessa kaikki ohjaimet, joilla on sähkömekaaninen säteilyn periaate (kaiutin, iso (ortho) kaiutin, elektrostaatti jne.), eivät ole vapaa tästä puutteesta.

Uskotaan, että kuulon korkea herkkyys Doppler-intermodulaatiolle johtuu neuropsykologisista syistä. Se perustuu mekanismiin, jolla määritetään etäisyys tiettyihin esineisiin kuulon avulla. Tämä kuulokyky kehittyi evoluution myötä todennäköisen vaaran (liikkuvan kohteen) indikaattoriksi. Tästä syystä korva voi havaita pienetkin muutokset kaiuttimen kalvon ja korvan välisessä etäisyydessä, mikä luo luonnollisen flangerin vaikutuksen (lähestyvä / väistyvä juna).

Vasta-aukon säteilijöiden tapauksessa säteilylähde ("painemonopoli") on staattinen eikä liiku, joten Doppler-intermodulaation flanger-ilmiötä ei esiinny.

Psykoakustisen mukavuuden hypoteesi

Useat kirjoittajat panevat merkille "korkean luonnollisen" ja "subjektiivisen psykologisen mukavuuden" vasta-aukon akustiikan kautta soitetusta musiikista. Syynä näihin vaikutuksiin sanotaan olevan edellä kuvatun etäisyyden muutoksen puuttuminen.

Toisin sanoen aivot pitävät jatkuvasti edestakaisin liikkuvaa kohdetta vaarallisempana (perusrefleksireaktioiden tasolla), ja paikallaan olevaa kohdetta vähemmän vaarallisena. Tällaiset tuomiot ovat edelleen hypoteettisia eivätkä ole vielä löytäneet kokeellista vahvistusta, mutta ovat suosittuja sekä musiikin ystävien että psykoakustiikan tutkijoiden keskuudessa.

Kuiva jäännös: edut ja haitat

Eli edut:

1. Monisuuntainen säteily.
2. Pyöreät vaakasuuntaiset ja leveät pystysuorat säteilykuviot.
3. Ei Doppler-intermodulaatiota.
4. Hypoteettinen refleksimukavuus (ei vahvistettu).

Vastaaukon kaiuttimien erityiset haitat ovat:

1. Vaikeuksia tarkan koaksiaalikaiuttimien sijoittelun kanssa.
2. Kokeellisen tiedon puute monikaistaisen vastaaukon AS:n perusominaisuuksista.
3. AU:n suunnittelun monimutkaisuus, etenkin jos käytetään monikaistapiiriä, ja vastaavasti valmistettavuuden heikkeneminen.
4. Kaiutinparien valinta täysin identtisillä taajuusominaisuuksilla.
5. Pienennä sallittua teknistä virhettä emitterien ja heijastimien asennuksen aikana.
6. Korkeammat kustannukset (lisäkaiuttimien ja heijastimien käyttö).

Ja kaiken edellä mainitun seurauksena - tähtitieteellinen hinta.

Nämä puutteet ovat tehneet contaperture-akustiikasta ehkä epäsuosituimman kaiutintyypin massavalmistajalle. Lisäksi, kuten kaikilla muillakin akustisilla järjestelmillä, kontraapertuurisille malleille on ominaista sellaiset yleiset ongelmat kuin kaappiresonanssit, taajuusvastekäyrä, THD, IMD, ongelmalliset suodattimet, jotka "vääntää vaihetta" jne.

Tulokset

Huomattavin ja arvokkain vasta-aukkokaiuttimien vaikutus on "mukavuusalueen" laajeneminen kuunneltaessa pyöreän säteilykuvion vuoksi. Doppler-intermodulaatio ja hypoteettinen psykoakustinen mukavuus ovat erittäin kauniita, mutta eivät kovin vakuuttavia argumentteja tällaisten kaiuttimien puolesta.

Mielestäni tämä on yksi vähiten havaittavista ongelmista, joita akustisissa järjestelmissä voi esiintyä. Kokemukseni mukaan flanger-ilmiö tulee todella merkittäväksi muutaman metrin etäisyyksillä (vastaantuleva juna), mikä on tuskin verrattavissa dynaamisen kaiuttimen kalvon värähtelyyn. Ja liikkuvien esineiden hypoteettinen vaara on mielestäni kiistanalainen teoreettinen argumentti.

Rehellisyyden nimissä haluan huomauttaa, että monet ihmiset eivät jaa näkemystäni ja väittävät, että Doppler-intermodulaatio pilaa äänen vakavasti. Sokkotestejä ei tarvinnut suorittaa ja tarkkailla tällaisen akustiikan harvinaisuuden vuoksi. Jos lukijoilla on tietoa näiden tehosteiden näkyvyydestä ja "ainutlaatuisesta mukavuudesta" vasta-aukkokaiuttimia kuunnellessa, olisin kiitollinen kommenteista.

Huolimatta idean alkuperäisestä houkuttelevuudesta, kaiken pilaa tuotteen lopullinen hinta, joka myös kasvaa johtuen siitä, että tuote itsessään on eksoottinen harvinaisuus. Nykyään audiomarkkinoilla tunnen kaksi sarjavalmistajaa.

Akustisia järjestelmiä on yritetty parantaa niiden perustamisesta lähtien.

Akustisia järjestelmiä on yritetty parantaa niiden perustamisesta lähtien. Uusia teknologioita, teknisiä ratkaisuja ja muita konsepteja on luotu pitkään, mutta valmistajat ottivat perustana tuolloin hyväksytyt Hi-Fi-standardit, koska ne vastaavat täysin käsityksiä ihmisen kuulon resoluutiosta (toistettava taajuus). epälineaarisen vääristymän vaihteluväli ja mitta), ja on turha yrittää tehdä lisäparannuksia. Mutta käytännössä Hi-Fi-standardien käyttöönoton seurauksena Hi-End-luokka ilmestyi yhtäkkiä. Valmistajat yrittävät jatkuvasti luoda akustiikkaa, joka kuulostaa "niin kuin sen pitäisi", vaikkakin rikkoen hyväksyttyä kantaa, että "ihminen ei kuule enempää". Akustiikkaa kannattaa tarkastella tieteenä ja sen käytännön sovellutuksia, mutta eri näkökulmasta.

Sana "vastaaukko" itsessään tarkoittaa kirjaimellisesti vastakkaisia ​​säteileviä reikiä (latinasta apertura - reikä). Aukon käsitettä käytetään usein optiikassa, mutta meidän tapauksessamme on parempi ymmärtää termi "vastakkaisena ääniherätyksen lähteenä". Tällainen on kaiuttimien arkkitehtuuri, joka on rakennettu vasta-apertuuriperiaatteella. Kaksi identtistä GG:tä sijaitsevat koaksiaalisesti vastakkain, ja ne kytketään päälle vaiheittain (katso kuva 1.8). Toisin sanoen ne toimivat synkronisesti, ilman viiveitä, vaihe- ja taajuuseroja. Tällainen rakenne ei voi kuulostaa oikealta, koska GG:t eivät "katso" kuuntelijaa ja häiritse toisiaan.

Ääniaalto on paineaalto. Jos muistetaan ympyröitä vedessä sen jälkeen, kun pisara osuu siihen, niin vesi itse ei virtaa minnekään, se pysyy paikallaan, mutta sen läpi etenevät aallot, jotka ovat seurausta juuri tuon pisaran tilavuuden siirtymisestä. Ja tämä liike on vastavuoroista. Joten ilmassa itse molekyylit eivät liiku minnekään, vaan vain hieman siirtyvät joko toisiaan kohti tai päinvastoin, muuttaen väliaineen tiheyttä aalloissa.

1, 2 - laajakaistapäät;

3 - HF-päät;

4 - äänenpaineen muodostumisalue;

5 - heijastuneiden signaalien etenemisreitit.

Kuva 1.8 - Yleiskuva vastaaukon akustiikasta

Normaalissa, meille tutussa AU:n suunnittelussa, harvennetun / paineilman vyöhyke sijaitsee pääkoneen edessä. HD itsessään ei ole äänilähde, mutta sen edessä olevien ilmamolekyylien pitoisuus muuttuu. Tällaisella ratkaisulla on yksi merkittävä haitta - niin kutsuttu "säteilyn reaktiivisen komponentin vallitseva vyöhyke", joka johtuu matalataajuisen aallon suuresta pituudesta emitterin kokoon verrattuna ja ilman alhaisesta inertiasta. Tästä seuraa, että jotta voit kuunnella bassoa täysin, sinun on oltava tietyllä etäisyydellä kaiuttimista, mikä on joskus mahdotonta. Siksi kuulemme yleensä seinistä heijastuvia matalia taajuuksia, jossain määrin jopa sinne muodostuneita, millä ei luonnollisesti ole positiivista vaikutusta subjektiivisiin tuntemuksiin. Vaikka objektiivisesti katsottuna aalto on läsnä, kuitenkin hieman vääristyneessä muodossa.

Vastaaukkoperiaatetta sovellettaessa paine syntyy HD:n väliseen ilmapylvääseen ja niiden väliin on myös emissiopiste. Luodaan niin kutsuttu "painemonopoli", äänen pistelähde. Ja se ei ole jakautunut taajuudella vaihtelevalla etäisyydellä GG:stä, vaan sijaitsee niiden välissä, säteilemällä tasaisesti kaikkiin suuntiin. Tämä on ratkaisu "kaukosäätimen" ongelmaan.

Vasta-aukon akustiikka luo äänenpainetta, joka on aina fyysisesti suuntaamaton (skalaari) tuote. Stereosetin tapauksessa meillä on kaksi monopolia, ja näiden kahden kanavan erojen muuntaminen suoritetaan psykoakustiikan avulla ("Huygensin" periaate). Kun kaksi kanavaa kytketään päälle, ei muodostu erityistä painealuetta, jossa kaksi pistettä sijaitsee. Kaikki lokalisointityöt tehdään kuulokojeemme avulla, ja ääniteknikkojen tehtävänä on "pettää" korvat vaihesiirroilla, viiveillä ja äänenvoimakkuussuhteen muutoksilla tarvittavien kuvien saamiseksi. Pohdinnalla tilanne on yksinkertaisempi. Suuntakaiuttimet eivät ole mitenkään vapaita heijastuneen äänen ongelmasta, ne myös säteilevät aaltoja kaikkiin suuntiin, mutta eivät tasaisesti.

Heijastuksista johtuva äänenvaimennus on valmistajien kaikista ponnisteluista huolimatta niin merkityksetön, ettei sillä ole erityistä roolia kaiuttimien yleisissä ominaisuuksissa. Tuloksena käy ilmi, että jopa huoneessa, joka ei ole kovin hyvä akustisten parametrien suhteen, pyöreäsuuntaiset (tai suuntaamattomat) kaiuttimet pystyvät kuulostamaan selvästi paremmin.

Vasta-aukkoinen akustiikka lisää "VIP-vyöhykettä", koska kuuntelijan ei tarvitse istua jännittyneenä täsmälleen stereoparin muodostaman kolmion huipulla peläten kuulla vääristyneitä signaaleja seinistä. "Puhtaan" äänen yhtenäinen kenttä on laajempi ja heijastuneiden aaltojen kriittisyys on pienempi.

Vastaaukon periaate mahdollistaa eroon toisesta ongelmasta, joka on luontainen perinteisille järjestelmille ja jota aiemmin pidettiin käytännössä ratkaisemattomana. Ihmisen korva on erityisen herkkä Doppler-intermodulaation vaikutukselle. Tämä termi tarkoittaa sanamuodostaan ​​huolimatta melko yksinkertaista vaikutusta: äänilähteen liikkeestä johtuvia ääniaallon vaihe- ja taajuusmuutoksia tai värähtelyjä. Tämä vaikutus on hyvin tuttu mallilentokoneiden faneille. Kun seisot sen ympyrän vieressä, jossa malli lentää, moottorin ääni muuttuu jatkuvasti lentokoneen sijainnin mukaan, mutta jos seisot keskellä ja käännät sitä itse, ääni on sinulle sama. . Ja ihmiskorvan lisääntynyt herkkyys Doppler-intermodulaation vaikutukselle voidaan selittää reaktiolla ympäristön vaaroihin. Meidän on erotettava paitsi tilavuuden muutos, varsinkin kun se ei ole merkittävä useiden metrien etäisyydellä (ja muutama senttimetri voi ratkaista elämänongelman), mutta myös jotain muuta välittömän reaktion vuoksi. Aivomme käsittelevät välittömästi pienimmänkin muutoksen lähteen äänessä. HD-kalvo liikkuu erittäin nopeasti suhteessa sinuun. Tämän seurauksena ääni on jatkuvasti alttiina taajuus- ja vaihesäröille. HD liikkuu pienillä etäisyyksillä, eikä tämän vaikutuksen pitäisi olla havaittavissa. Mutta valitettavasti ihmisen korva, kuten edellä mainittiin, on niin herkkä, että pienimmilläkin muutoksilla on huomattava rooli.

Vasta-aukon akustiikka voi päästä eroon tästä vaikutuksesta. Doppler-modulaatio tapahtuu, kun äänilähde lähestyy kuuntelijaa tai siirtyy pois siitä, ja pystysuorassa (tai vaaka-asennossa) HD-kalvo ei tee liikettä suhteessa korviin. Aivan kuten "lentäjä" pitää kädessään lentokonemalliin johtavaa narua, kuten junassa, lentokoneessa tai autossa istuva ihminen ei kuule muutoksia moottorin äänessä. Äänilähde on samalla vakioetäisyydellä siihen nähden.

Lisäksi kaksi identtistä, mutta vastakkaiseen suuntaan suunnattua liikettä kumoavat toisensa. Tästä seuraa toinen myönteinen vaikutus. Vasta-aukon akustiikan kuuntelu on mukavampaa. Aivojen ei tarvitse jatkuvasti käsitellä tulevaa ääntä liikkuvasta esineestä tulevana äänenä. Äänestä tulee "ympäristöystävällinen", verrattavissa villieläinten ääniin. Tämä ei tietenkään poista suuren äänenvoimakkuuden aiheuttamaa väsymysongelmaa, mutta se ei kuormita aivoja lisätyöllä. Lisäksi tietoisuutemme jossain määrin lepää, kun kuuntelemme luonnonääniä.

AU:lla voi olla haittoja, jotka ovat luontaisia ​​kaikille muille järjestelmille. HD:n amplitudi-taajuusominaisuuden epätasaisuus, epäjohdonmukaisuus vahvistimen kanssa ja vastaavat.

Vasta-aukkorakenne voidaan luoda turvautumatta kahden vastakkain asennetun HG:n asentamiseen (tässä vaaditaan tarkka asennus ja GD:n täydellinen identiteetti). Vähemmän tehokas, mutta silti olemusta heijastava menetelmä on yksinkertainen, jos toisen HD:n sijaan asetetaan vasta-aukon keskelle heijastava pinta (melko jäykkä, joka ei aiheuta lisäresonansseja). Juuri tätä polkua pitkin toteutetaan kannettavat akustiset emitterit.

On huomattava, että tässä tapauksessa on tarpeen valita olosuhteisiin (HD:n koko ja ääniaaltojen sirontakulma) parhaiten sopiva etäisyys HD:stä heijastavaan pintaan.

Kannettava järjestelmä ei salli useamman kuin yhden HD:n käyttöä, mikä tarkoittaa monimutkaisempaa suunnittelua. Suuren laajakaistaisen HG:n puolikontrapertuuri on esitetty kuvassa 1.9.

Kuva 1.9 - Yleiskuva puolikontraukkoisesta kaiuttimesta, jossa on heijastava pinta toisen dynaamisen pään sijaan

Siksi kannettavan akustisen emitterin suunnitteluun kuuluu pienikokoisen laajakaistaisen GG:n käyttö, joka on asennettu jäykästi koteloon ilman PI:tä, jota vastapäätä on levy "terälehtien", "kukan" tai yksinkertaisen levyn muodossa. Levyn sijainnin laskenta suhteessa GG:hen tehdään GG:n suunnatun säteilyn kulmien yhteydessä ja esitetään kohdassa.